2022年逆变电焊机的工作原理 .pdf

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1、逆变电焊机的基本工作原理：逆变电焊机主要是逆变器产生的逆变式弧焊电源，又称弧焊逆变器，是一种新型的焊接电源。是将工频（50Hz）交流电，先经整流器整流和滤波变成直流，再通过大功率开关电子元件（晶闸管SCR、晶体管GTR、场效应管MOSFET 或 IGBT），逆变成几kHz几十 kHz 的中频交流电，同时经变压器降至适合于焊接的几十V 电压，再次整流并经电抗滤波输出相当平稳的直流焊接电流。其变换顺序可简单地表示为：工频交流（经整流滤波）直流（经逆变）中频交流（降压、整流、滤波）直流。即为：AC DC AC DC因为逆变降压后的交流电，由于其频率高，则感抗大，在焊接回路中有功功率就会大大降低。所以

2、需再次进行整流。这就是目前所常用的逆变电焊机的机制。逆变电源的特点：弧焊逆变器的基本特点是工作频率高，由此而带来很多优点。因为变压器无论是原绕组还是副绕组，其电势 E 与电流的频率f、磁通密度B、铁芯截面积S及绕组的匝数W 有如下关系：E=4.44fBSW 而绕组的端电压U 近似地等于E，即：UE=4.44fBSW当 U、B 确定后，若提高f，则 S 减小，W 减少，因此，变压器的重量和体积就可以大大减小。就能使整机的重量和体积显著减小。还有频率的提高及其他因素而带来了许多优点，与传统弧焊电源比较，其主要特点如下：1.体积小、重量轻，节省材料，携带、移动方便。2.高效节能，效率可达到80%90

3、%，比传统焊机节电1/3 以上。3.动特性好，引弧容易，电弧稳定，焊缝成形美观，飞溅小。4.适合于与机器人结合，组成自动焊接生产系统。5.可一机多用，完成多种焊接和切割过程。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 4 页 -电焊机之 IGBT 系列焊机工作原理一、功率开关管的比较常用的功率开关有晶闸管、IGBT、场效应管等。其中，晶闸管（可控硅）的开关频率最低约 1000 次/秒左右，一般不适用于高频工作的开关电路。1、效应管的特点：场效应管的突出优点在于其极高的开关频率，其每秒钟可开关50 万次以上，耐压一般在500V 以上，耐温150（管芯），而且导通电阻，管子损耗低

4、，是理想的开关器件，尤其适合在高频电路中作开关器件使用。但是场效应管的工作电流较小，高的约20A 低的一般在9A 左右，限制了电路中的最大电流，而且由于场效应管的封装形式，使得其引脚的爬电距离（导电体到另一导电体间的表面距离）较小，在环境高压下容易被击穿，使得引脚间导电而损坏机器或危害人身安全。2、IGBT 的特点：IGBT 即双极型绝缘效应管，符号及等效电路图见图11.1，其开关频率在20KHZ30KHZ之间。但它可以通过大电流（100A 以上），而且由于外封装引脚间距大，爬电距离大，能抵御环境高压的影响，安全可靠。一、场效应管逆变焊机的特点由于场效应管的突出优点，用场效应管作逆变器的开关器

5、件时，可以把开关频率设计得很高，以提高转换效率和节省成本（使用高频率变压器以减小焊机的体积，使焊机向小型化，微型化方便使用。（高频变压器与低频变压器的比较见第三章逆变弧焊电源整机方框图。但无论弧焊机还是切割机，它们的工作电流都很大。使用一个场效应管满足不了焊机对电流的需求，一般采用多只并联的形式来提高焊机电源的输出电流。这样既增加了成本，又降低了电路的稳定性和可靠性。二、IGBT 焊机的特点IGBT 焊机指的是使用IGBT 作为逆变器开关器件的弧焊机。由于IGBT 的开关频率较低，电流大，焊机使用的主变压器、滤波、储能电容、电抗器等电子器件都较场效应管焊机有很大不同，不但体积增大，各类技术参数

6、也改变了。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 4 页 -三、IGBT 焊机工作原理：半桥逆变电路工作原理如图11.2 工作原理：tl 时间：开关K1 导通，K2 截止，电流方向如图中，电源给主变T 供电，并给电容C2充电。t2 时间：开关K1、K2 都截止，负截无电流通过（死区）。t3 时间：开关K1 截止，K2 导通，电容C2 向负载放电。t4 时间：开关K1、K2 均截止，又形成死区。如此反复在负载上就得到了如图11.3 的电流，实现了逆变的目的。2、IGBT 焊机的工作原理电源供给：和场效应管作逆变开关的焊机一样，焊机电源由市电供给，经整流、滤波后供给逆变器。逆

7、变：由于 IGBT 的工作电流大，可采用半桥逆变的形式，以IGBT 作为开关，其开通与关闭由驱动信号控制。驱动信号的产生：驱动信号仍然采用处理脉宽调制器输出信号的形式。使得两路驱动信号的相位错开（有死区），以防止两个开关管同时导通而产生过大电流损坏开关管。驱动信号的中点同样下沉一定幅度，以防干扰使开关管误导通。保护电路：IGBT 焊机也设置了过流、过压、过热保护等，有些机型也有截流，以保证焊机及人身安全，其工作原理与场效应管焊机相似。逆变与整流是两个相反的概念，整流是把 交流电 变换为 直流电 的过程，而逆变则使把直流电改变为交流电的过程，采用逆变技术的弧焊电源称为逆变焊机。逆变过程需要大功率

8、 电子开关器件，采用绝缘栅双极晶体管 IGBT 作为开关器件的逆变焊机成为IGBT 逆变焊机。逆变焊机的工作过程如下：将三相或单相工频交流电整流，经滤波 后得到一个较平滑的直流电，由 IGBT 组成的 逆变电路 将该直流电变为几十KHZ 的交流电，经主变压器 降压后，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 4 页 -再经整流滤波获得平稳的直流输出焊接电流。逆变电焊机 优点：由于逆变工作频率很高，所以主变压器的铁心截面积和线圈匝数大大减少，因此，逆变焊机可以在很大程度上节省金属材料，减少外形尺寸及重量，大大减少电能损耗，更重要的是，逆变焊机能够在微妙级的时间内对输出电流进行调整，所以就能实现焊接过程所要求的理想控制过程，获得满意的焊接效果。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 4 页 -